大型乙烯装置的节能技术及优化措施分析

李庆河，郝南

大庆石化公司化工一厂，黑龙江省大庆市 163000

摘要：裂解炉是乙烯化工生产过程中必不可少的生产设备，裂解原料的费用主要来取决于乙烯装置生产乙烯的成本。石油化工企业要对乙烯装置的节能减排技术引起高度的重视，结合实际的化工生产情况，对裂解炉及其它设备采取相应的节能技术及优化措施，在保证高质量化工生产情况下，降低裂解炉的能源消耗水平，从而提高能源利用率，提升化工企业的生产利益。本文主要从乙烯装置中的裂解系统、急冷系统以及压缩系统的节能技术及优化措施分别展开了系统性地分析和研究，以促进节能减排技术措施的应用。

关键词：乙烯装置；压缩；节能；裂解炉

乙烯装置是乙烯化工生产中必不可少的大型生产装置，不过在乙烯装置实际的生产运行过程当中会受到很多方面的影响，从而导致消耗大量的能源，不利于企业的经济效益。为了能够对能源进行充分的利用，且保持乙烯装置的正常化工生产运行，对大型乙烯装置采取节能优化措施，进行节能技术的应用是十分有重要的。

一、乙烯装置裂解炉系统节能技术及优化措施

（1）裂解炉生产原料的优化

1）煤厂干气回收利用。在煤厂干气中富含轻烃，且经过回收后可以将其应用到乙烯生产的原料中去，进而有效降低裂解能耗。

2）强化石脑油预处理。石脑油在通过强化预处理后可以有效地将烃类成份分离出来，同时还可以使乙烯与丙烯产量得到有效增加。使原料性能得到有效改善并实现裂解过程中能耗的有效减少。

（2）提升裂解炉的热效率

1）空气预热器技术

裂解炉原料在燃烧后会有循环机冷水、低压放空蒸汽以及中压冷凝液等物质产生，而如果在此时应用裂解炉中的空气预热器来将所产生的物质以介质的形式放入到炉膛内便可以很好地将循环水中的热度吸收掉，进而使循环水的使用次数得到有效地提升，这样一来便可以很好地减少能耗。

2）降低排烟温度提升热效率

尽可能使烟囱排烟温度得到有效降低。可以通过降低对流端物料进入其中的温度来使之得到有效降低，当排烟温度降低20℃便可使裂解炉热效率获得1%的增加。通常来讲，对流段末端物料主要是锅炉给水和裂解原料，其通过净化燃料气而易于生成酸性氧化物杂质而被分离出来，而此时如果具有一定的传热面积便可以有效地使排烟温度得以实现降低，进而热效率得到有效升。

3）采用扭曲片管技术

扭曲片管主要是指在裂解炉内和炉管管径一致的扭曲片且在经过加热后可以使其热阻率得以进一步下降，进而使炉管比温度降低20-50℃，这样一来便可以有效地延长裂解炉的运作周期并节约相应的原料。

二、乙烯装置压缩系统的节能技术及优化措施

（1）提升裂解气压力

1）由于裂解气中富含氢气、甲烷，所以就需要先将裂解气压力进行压缩提升，在这一过程中裂解气会被压缩机进行分段压缩，此时便可使压缩裂解气过程中排出的冷凝液进行二次闪蒸同时将前一次闪蒸后的裂解气送至压缩机出口处，从而使压缩机和凝液蒸馏塔负荷得以有效降低，最终实现能耗减少。

2）在乙烯装置中裂解气压缩机起到十分重要的作用，裂解气压缩机如能稳定有序地运作则可以有效地确保乙烯装置得以长期、稳定的正常工作。裂解气被总共被分成段来进行，而前3段中的能耗就占据着总能耗的60%以上，所以，应当尽可能把能耗降低下来。因此，可以使用低压力降水冷器来实施压缩作业，进而可以实现能耗下降5-8个百分点，也可以直接应用水冷方式来进行，这种方式的能耗可下降7-10个百分点。

（2）降低发生聚合结焦反应

1）对于压缩系统来讲，其中的聚合结焦反应会对装置性能与周期运作造成一定程度的影响，甚至会对系统在运作过程中出现故障。聚合结焦是指裂解气内含有的苯乙烯、过氧化物、不饱和烯烃及丁二烯等会在一定温度下发生聚合反应而致使聚合物粘附在叶片、隔板以及级间流道表面，而且随着时间的不断推移聚合物还会不断增多，这样一来就会对压缩机流量造成不良影响，从而致使压缩机振动幅度增加和性能变差的问题发生，最终还会对压缩机使用寿命造成极大影响。

2）在压缩机系统中一旦温度达到85℃时其聚合结焦反应速度则迅速加快，而此时最为有效地方法就是尽快将系统温度降低下来使其在85℃以下，则可以避免聚合结焦反应的发生。如某化工生产企业为了尽可能减少乙烯装置生产过程中的所需能耗，而应用了较为先进且可以注油和注水的裂解压缩机，同时还应用了降低压缩机出口温度的方法来尽可能地避免在系统中发生聚合结焦反应。作业人员在应用压缩机级间注水技术过程中在压缩机出口处用水喷，当水与裂解气相互接触后就会发生汽化而吸收大量热，从而使温度得以下降到85℃以下，进而实现聚合结焦反应的减少，同时还可以很好地降低压缩机能耗，这样一来就实现了极佳的节能目标。

三、乙烯装置急冷系统的节能技术及优化措施

（1）采用中间回流技术

1）在急冷油塔中抽取出一股高温盘油以作为汽提塔再沸器的热源，待盘油温度下降后可从裂解炉急冷塔内输出裂解气并使之在急冷区进行冷却至裂解气压缩机的吸入温度后分离出裂解燃料油、裂解柴油以及重汽油。在这一过程中可以使热量传递过程得到进一步改善。2）循环冷却系统设计温度在195-210℃的范围内，这些热量主要被用作蒸汽的稀释中且稀释量可高达总量的55-78%；而循环塔中部的测量温度一般有168℃左右且当其冷却至121℃后便会自循环塔塔釜返回到塔中部位置，进而使得冷却塔内温度得到有效分布以确保冷却塔得以长期运作。与此同时在冷却水的作用下冷却塔温度会下降至83℃，而此时便可使脱乙烷、丙烯精馏以及再沸器循环冷却水注入急冷塔内，以实现急冷油系统中温位热量降低并得以实现低温位热量得以有效回流。

（2）优化急冷油黏度

由于在急冷油循环过程中有各种不同成分的不饱和烃与杂环化合物，从而急冷油与主温裂解气出现综合与结焦反应。由于急冷油黏度的不断增加，乙烯装置便只能将汽油分馏塔塔釜温度降低来实现作业，进而使蒸汽稀释量减少且有效地保障急冷油黏度处于较低的状态，同时也可以实现塔釜的温度保持较高。与此同时使可以应用降低急冷油黏度的方法来实现能耗的减少。此时便可采取降低急冷油黏度的方式来将乙烯装置能耗减小。如若一个汽油分馏塔的塔釜温度设计值是205℃，如若未对其内部急冷油实施减黏处理，具体使用温度仅可达到190℃，如此一来相较于通过减黏处理的汽油分馏塔，那么其能耗将会增加5%。此时会有部分轻质馏分经过急冷油系统进行循环，如此便可将急冷黏度减小，并维持塔釜温度在一个较高的范围当中，以实现能耗的降低。

结束语

乙烯的生产主要是由裂解炉来对相关原料进行裂解而产生出来的。节能技术及优化措施对于乙烯装置裂解炉有着十分重要的作用，为了能够提高裂解炉的能源回收率，对乙烯装置进行不断地优化和调整以使其生产完全达到国家相关标准及要求，同时还应当积极响应国家节能减排生产的要求，对乙烯装置中三大系统都采取各自不同的节能减排技术措施，从而有效地降低乙烯化工生产所需能耗，提升乙烯化工企业的经济效益与社会效益。

参考文献：

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